Министерство ОбразованияРоссийской Федерации
ДальневосточнаяГосударственная Академия
Экономики и Управления
Кафедра технологическогооборудования и инженерных коммуникаций
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Методы исредства измерений и контроля»
Измерение влажности зерна
Работал: Принял:
студент 431-С ст.преподаватель
Лаврова Ю.А. СлесаренкоИ.Б.
Владивосток
2002
При измерении влажности сыпучих материалов емкостнымметодом наилучшие результаты в смысле точности измерения достигаются при полномустранении влияния переменной объемной массы, т.е. при уплотнении постоянноймассы контролируемого материала между электродами емкостного датчика допостоянного объема, т.е. при обеспечении постоянной плотности.
В случае измерения влажности зерновых (пшеницы, ржи,ячменя, овса, проса и др.) использовать непосредственно этот способ не удаетсяпо той причине, что зерновые при низкой влажности не сжимаются и уплотнению неподдаются.
Поэтому для повышения точности измерения влажности зерновыхпредложен способ, включающий помещение контролируемого зерна в емкостныйдатчик, совмещенный с мельницей, размол зерна до определенного дисперсногосостояния, уплотнение размолотой массы (трота) между электродами датчика допостоянного объема, измерение емкости датчика и определение влажности позаранее составленным градуировочным характеристикам.
Однако этот способ имеет существенный недостаток,который ограничивает использование способа — размол зерновых в емкостномдатчике возможен с помощью мельницы с электроприводом с высокой скоростьюоборотов. Поэтому в процессе размола повышается температура размалываемогозерна и датчика с мельницей, что вызывает неконтролируемые потери влаги, т.е.резкое повышение погрешности измерения влажности.
Например, эксперименты, проведенные при температуреокружающего воздуха и зерна пшеницы 17-21°С показали, чтотемпература размолотого зерна и датчика с мельницей в процессе размола первогообразца пшеницы повысилась до 30°С, второго — (с температурой 27-28°С) до 34-35°С, а третьегообразца в том же датчике (с температурой 30-32°С) до 40-42°С.
Устранение этого недостатка в предложенном способедостигается тем, что образец зерна с постоянной массой помещается в емкостнойдатчик с мельницей, предварительно охлажденный до температуры 5-8°С, при этом масса навески пробы контролируемого зерна и датчика смельницей и материал датчика с мельницей выбраны при условии выполнениянеравенства
/>
где Т0- температурадатчика с мельницей до помещения в него контролируемого зерна;
Т1 — температура контролируемого зерна до размола;
Т2 — температура контролируемого зерна после размола вслучае неохлажденного датчика с мельницей;
Т3- конечнаятемпература контролируемого зерна после размола и датчика с мельницей;
DТ1= Т2— Т1 - повышение температурызерна в результате размола;
DТ2= Т2— Т3 - понижение температурызерна в процессе размола в предварительно охлажденном датчике с мельницей;
С1, С2 — удельная теплоемкостьконтролируемого зерна и материала датчика с мельницей;
m1,m2- масса пробы зерна идатчика с мельницей соответственно.
Предварительное охлаждение датчика с мельницей дотемпературы Т0- 5-8°С, соответствующий подбор масспробы контролируемого сыпучего материала m1, датчика т2и материала датчика с удельной теплоемкостью С2 обеспечиваетто, что в процессе размола температура материала Т3получаетсяниже, чем первоначальная температура пробы контролируемого материала Т1,Т3 Т1. Это означает, что впроцессе размола проба зерна не нагревается, а наоборот, ее температурапонижается, что предотвращает потери влаги в процессе размола и устраняет одиниз существенных составляющих погрешности измерения влажности. Вдействительности в процессе размола внутренняя энергия пробы контролируемогозерна увеличивается за счет кинетической энергии размалывающего ножа.Температура пробы контролируемого зерна повышается. Количество теплоты,полученное зерном при размоле, составит
/>,
где DТ1= Т2 — Т1
В процессе размола в охлажденном датчике происходиттеплообмен между пробой зерна и охлажденным датчиком, при этом внутренняяэнергия, выделенная при охлаждении пробы зерна, расходуется на нагреваниедатчика с мельницей.
Количество теплоты, отданное зерном при размоле, будет
/>
Количество теплоты, полученное охлажденным дотемпературы 5-8°С датчиком с мельницей при теплообмене в процессе размолаконтролируемого зерна, составит
/>
Очевидно Q2=Q3.
/>,
отсюда понижение температуры зерна в процессе размолав охлажденном датчике
/>,
когда т1,С2,т2,Т0выбраны соответствующим образом
/>,
т.е. Т31и в процессе размола температура зерна понижается.
Способ осуществляется с помощью влагомера зернаповышенной точности ВЗПТ-1. Масса пробы зерна т1 = 0,025 кг.
Масса датчика М = 1,5 кг, материал — сталь-3 (С2= 460 Дж/кг.К; С1 — удельная теплоемкость пробы зерна, точноеизмерение затруднительно). Поэтому величина температуры Т0=5-8°С = 278-281°К охлаждения датчика выбрана экспериментальным путем с такимрасчетом, что в пределах практически возможной температуры контролируемогозерна от 5 до 35°С удовлетворилось вышеприведенное неравенство.
На рисунке показан емкостный датчик, реализующийспособ. Он состоит из корпуса измерительной камеры, дно которой представляетсобой электрод 1 нулевого потенциала конденсатора — емкостного датчика,электрода высокого потенциала (потенциальный электрод) 2, крышки 3изоляционного (фторопластового) цилиндра 4, на котором крепитсяпотенциальный электрод 2, ножа 5 и термодиода 6. Междуэлектродами 1 и 2 помещен контролируемый материал — шрот зерна 7;корпус датчика 8; направляющий зерна 9; подшипник 10.
/>
Емкостной датчик сразмалывающим устройством
Способ осуществляется следующим образом: за час доначала измерения два вышеуказанных датчика помещаются в холодильник типа«Морозко», в котором установлена температура 5-8°С.
Из контролируемого зерна берется проба массой 25 г ипомещается в вынутый из холодильника первый емкостный датчик; измельчающиймеханизм (нож) 5 датчика присоединяется к электроприводу, которыйвключается в течение 20 с и контролируемая проба зерна размалывается. Послеэтого крышка 3 спускается усилием специального пресса до упора, при этомразмолотый контролируемый материал (трот зерна) 7 уплотняется междуэлектродами 1 и 2 до постоянного объема. Одновременно вразмолотую массу погружается датчик температуры (термодиод) 6, которыйприкреплен на изоляционном цилиндре 4.
Емкостный датчик отсоединяется от электропривода иэлектрически подключается к измерителю электрической емкости и температуры,измеряется емкость датчика и температура размолотого зерна, определяется покалибровочным характеристикам значение влажности. После этого первый емкостныйдатчик, температура которого повышалась до Т3°С, освобождаютот размолотого зерна и помещают в холодильник «Морозко» спредварительно установленной температурой 5-8°С. Для измерения влажности второйпробы зерна из холодильника достают второй емкостный датчик и измеряют влажность.Затем в холодильник ставят второй датчик.
Для измерения влажности третьего образца зерна изхолодильника достают первый датчик, который успел охладиться до 5-8°С; влажность четвертого образца измеряют с помощью второго датчика ит.д.
Способ был осуществлен с помощью указанного устройствапри температуре окружающего воздуха 17-21°С. Пробы зернабрались с температурой 17, 21, 25 и 30°С.
Контроль температуры размолотого зерна и датчика смельницей показал, что в процессе размола температура зерна понижаетсясоответственно до 10, 15, 18 и 23°С.
Предложенный способ дал возможность практическиполностью устранить составляющую погрешность, вызванную потерями влаги впроцессе размола зерна, в результате чего удалось повысить точность измеренияего влажности влагомером ВЗПТ-1 (довести погрешность измерения до ±0,6% против1-1,5% в существующих емкостных влагомерах).
Литература:
Хурцилова А. и др. «Новый способ измерениявлажности зерна»